[發明專利]一種激光熔覆材料及激光熔覆涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201910339839.0
• 申請日: 2019-04-25
• 公開（公告）號: CN109881109B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 周杰;舒倩;張盟盟;彭世鑫
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/22;C22C38/24;C23C24/10
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 張先蕓

本發明公開一種激光熔覆材料及激光熔覆涂層的制備方法。所述激光熔覆材料包括過渡層材料和表面強化層材料組成；所述過渡層材料包括如下質量分數的組分，C：0.1%?0.5%，Si：0.5%?1%，Mn：0.3%?0.4%，Cr：6%?8%，Mo：2%?5%，V：0.2%?0.3%，余量為Fe；所述表面強化層材料包括如下質量分數的組分：C：0.5%?0.85%，Si：0.2%?0.5%，Mn：0.3%?0.4%，Cr：8%?10%，Mo：4%?5%，V：0.3%?0.5%，余量為Fe。本發明的激光熔覆材料以Fe為主要元素，兼具優良的力學性能和較低的生產成本，能夠滿足冷沖壓模具的使用要求。

技術領域

本發明涉及模具制造技術領域，具體涉及一種激光熔覆材料及激光熔覆涂層的制備方法。

背景技術

模具是機械制造業中技術先進、影響深遠的重要工藝裝備。近年來模具行業發展迅速，但由于制造水平有限，模具普遍存在制造成本高、使用壽命短的問題。尤其是冷沖壓模具，由于在實際使用過程中，冷沖壓模具承受著復雜的交變應力，又處于冷熱交替的環境，因此在服役一段時間后極易出現磨損、開裂、塑性變形，使得冷沖壓模具失效、報廢，降低了模具的使用壽命。

針對上述問題，目前市場上主要采用激光熔覆技術對冷沖壓模具進行表面處理。激光熔覆作為一種新型的激光修復技術，適用于小范圍且厚度薄的情況，不僅能很好的控制熔覆層的精度，且熔覆層的晶粒細小、組織致密，顯著提高和改善冷沖壓模具的力學性能。由于熔覆層材料的性能直接決定熔覆層的性能，因此激光熔覆材料的開發一直受到研究人員的重視。

目前激光熔覆材料主要包括自溶合金粉末、復合粉末、陶瓷粉末等。應用較多的三種自熔性合金粉末：Fe 基、Co 基和Ni 基。Co 基合金粉末和Ni基合金粉末具有良好的耐磨性、潤濕性和抗氧化性，因此在科研和實際生產中應用十分廣泛。但是，這兩種合金粉末的成本也比較高昂。相比之下鐵基粉末的成本則較為低廉，但同時它的自熔性以及高溫性能較差，容易出現涂層與基體結合性差、涂層開裂、產生氣孔等缺陷。

因此，開發出一種力學性能優良、與基體結合良好且成本低廉的激光熔覆合金材料成為亟需解決的問題。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的在于解決現有的Fe基激光熔覆材料的自熔性以及高溫性能較差，容易出現涂層與基體結合性差等缺陷的問題，提供一種激光熔覆材料，該激光熔覆材料以Fe為主要元素，兼具優良的力學性能和較低的生產成本，能夠滿足冷沖壓模具的使用要求。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是這樣的：

一種激光熔覆材料，包括過渡層材料和表面強化層材料；

所述過渡層材料包括如下質量分數的組分，C：0.1%-0.5%，Si：0.5%-1%，Mn：0.3%-0.4%，Cr：6%-8%，Mo：2%-5%，V：0.2%-0.3%，余量為鐵；

所述表面強化層材料包括如下質量分數的組分：C：0.5%-0.85%，Si：0.2%-0.5%，Mn：0.3%-0.4%，Cr：8%-10%，Mo：4%-5%，V：0.3%-0.5%，余量為鐵。

進一步，所述過渡層材料包括如下質量分數的組分，C：0.1%，Si：0.5%，Mn：0.3%，Cr：6%，Mo：2%，V：0.2%，余量為Fe。

所述表面強化層材料包括如下質量分數的組分：C：0.5%，Si：0.2%，Mn：0.3%，Cr：8%，Mo：4%，V：0.3%，余量為Fe。

根據冷沖壓模具的實際使用工況，要求表面強化層具有較高的強度硬度，并且要求過渡層的強度硬度略低，從而實現力學性能的過渡，因此，本發明做了如下設計：